Un’elica fornisce una spinta in avanti perché spinge all’indietro una data massa d’aria nell’unità di tempo, variandone la quantità di moto, e ricevendone per reazione una spinta in avanti uguale e contraria.
Semplifichiamo al massimo e diciamo che un’elica avanzi a velocità V nell’aria ferma e che dopo il suo passaggio l’aria si muova (all’indietro) con velocità v (entrambe le velocità sono rispetto al suolo e hanno versi opposti, ma noi vogliamo calcolare solo il modulo della spinta che è del resto ben noto in direzione e verso). Chiamiamo inoltre S l’area del cerchio spazzato dall’elica e ρ la densità dell’aria.
La quantità d’aria interessata nell’unità di tempo sarà:
Q = ρ S V
La spinta F sarà:
F =ρ S V v
ovvero:
F = ρ S V v
Naturalmente, rispetto all’aereo, l’aria, dopo l’azione dell’elica, scorrerà a una velocità il cui modulo è somma dei moduli di V e v.
Tutto quanto sopra è stato detto indipendentemente dalla posizione dell’elica.
Ciononostante, ci possono essere vantaggi e svantaggi nell’avere l’elica davanti.
Vantaggio: il motore è raffreddato dal flusso generato dell’elica stessa. Questo fa risparmiare organi appositi di raffreddamento che aumenterebbero il peso ed è motivo di grande affidabilità intrinseca: l’aria di raffreddamento non mancherà infatti mai a meno della rottura dell’elica, ma in questo caso il motore diventerebbe comunque inservibile. Addirittura i cilindri dei motori aerei sono spesso posizionati “a stella” (motore stellare a numero dispari di cilindri) per ottenere raffreddamento uniforme e coppia uniforme, quest’ultima rende inutile il pesante volano.
Svantaggio: il flusso d’aria che lambisce la carlinga scorre a velocità maggiore di V creando un po’ più di resistenza all’avanzamento.
Credo che questa lista di pro e contro sia molto più lunga, ma, non essendo ingegnere aeronautico, farò bene a fermarmi qui.